[LeetCode] 28. 实现 strStr()

Description

实现 strStr() 函数。

给你两个字符串 haystack 和 needle ，请你在 haystack 字符串中找出 needle 字符串出现的第一个位置（下标从 0 开始）。如果不存在，则返回  -1 。

说明：

当 needle 是空字符串时，我们应当返回什么值呢？这是一个在面试中很好的问题。

对于本题而言，当 needle 是空字符串时我们应当返回 0 。这与 C 语言的 strstr() 以及 Java 的 indexOf() 定义相符。

示例 1：

输入：haystack = "hello", needle = "ll"
输出：2

示例 2：

输入：haystack = "aaaaa", needle = "bba"
输出：-1

提示：

• 1 <= haystack.length, needle.length <= 104
• haystack 和 needle 仅由小写英文字符组成

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode.cn/problems/implement-strstr
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Analyse

暴力解法是两个for循环，若haystack长度为m，needle长度为n，则算法复杂度为O(m*n)

看到这个题很容易想到要用KMP，算法复杂度为O(m + n)，生成next数组O(n)，遍历haystack O(m)

计算next数组

next数组有不同的版本，这也是我学KMP遇到的问题之一，我选用的版本是PMT右移一个下标，然后next[0]设置为-1
计算next数组时只需要needle字符串

needle：abababca

char	a	b	a	b	a	b	c	a
index	0	1	2	3	4	5	6	7
PMT	0	0	1	2	3	4	0	1
next	-1	0	0	1	2	3	4	0

部分匹配表(Partial Match Table)，填入 前缀和后缀（不包括整个字符串）相等的最大长度

aba，前缀{a, ab}，后缀{ba, a}，相等的前缀和后缀最大长度为1 (a)
abab，前缀{a, ab}，后缀{ab, b}，最大长度为2 (ab)
ababa，最长的相等前后缀为aba，长度为3

class Solution {
    public int strStr(String haystack, String needle) {
        // kmp

        // 计算next数组
        int[] next = calcNext(needle);

        // 开始KMP
        int i = 0, j = 0;

        while (i < haystack.length() && j < needle.length()) {
            if (j == -1 || haystack.charAt(i) == needle.charAt(j)) {
                i++;
                j++;
            } else {
                j = next[j];
            }
        }

        // j走到尽头标识匹配成功
        if (j == needle.length()) {
            return i - j;
        }

        return -1;
    }

    public int[] calcNext(String needle) {
        int len = needle.length();

        int[] next = new int[len + 1];
        next[0] = -1;

        int i = 0, j = -1;

        // needle和needle匹配，生成next
        while (i < len) {
            if (j == -1 || needle.charAt(i) == needle.charAt(j)) {
                // 如果是因为 j == -1进来的，next[i] 会被赋值为0，表明最大相同前后缀长度为0
                i++;
                j++;
                next[i] = j;
            } else {
                // mismatch时j向前找，一直mismatch的话j会变成-1（next[0]=-1）
                // j = -1代表前缀和后缀没有相同的，最大长度为0
                j = next[j];
            }
        }

        return next;
    }
}

References

1. 如何更好地理解和掌握 KMP 算法?
2. https://www.bilibili.com/video/BV1PD4y1o7nd